(57)【要約】  この発明は、ハイブリッド車両において、内燃機関の停止中に、モータを利用して触媒のリッチ被毒を防止することを目的とする。  エンジン１０は、吸気バルブ３２と排気バルブ３４を弁停止させることが可能な可変動弁機構３６，３８を備える。ＥＣＵ５０は、触媒２４，２６の被毒状態を推定し、この被毒状態に基いてバルブ３２，３４の弁停止を実行及び禁止する。また、ＥＣＵ５０は、燃料カット中において、バルブ３２，３４の弁停止が禁止された場合に、モータ６０によりエンジン１０のクランク軸１６を駆動し、エンジン１０を空転させる。これにより、燃料カット中にエンジン１０を停止するハイブリッド車両においても、ピストン１２のポンプ作用を利用して触媒２４，２６に十分な量の酸素を速やかに供給することができ、触媒２４，２６のリッチ被毒を効率よく回復させることができる。
2012014270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態で弁停止させることが可能な弁停止機構、及び排気ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関と、
内燃機関と共に車両の動力源を構成する電動モータであって、停止状態にある内燃機関の出力軸を駆動することが可能なモータと、
内燃機関の運転状態に基いて前記触媒の被毒状態を推定する被毒状態推定手段と、
内燃機関の運転中に所定の燃料カット条件が成立した場合に、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを実行する燃料カット制御手段と、
燃料カット中において、前記弁停止機構を制御し、前記触媒の被毒状態に基いて前記バルブの弁停止を実行及び禁止するバルブ作動制御手段と、
燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動して前記触媒に酸素を供給する機関空転手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、内燃機関のスロットルバルブを開弁するスロットル開弁制御手段を備えてなる請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記バルブ作動制御手段は、前記被毒状態推定手段により前記触媒がリッチ被毒状態であると推定され、かつ、前記触媒の温度が所定の判定温度以下の場合に、前記燃料カット中の弁停止を禁止する構成としてなる請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記バルブ作動制御手段は、前記燃料カット中の弁停止が禁止された状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記弁停止の禁止を解除する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記機関空転手段は、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動した状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記出力軸の駆動を停止する構成としてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記被毒状態推定手段は、内燃機関の燃料噴射量の積算値及び／又は吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
前記被毒状態推定手段は、内燃機関の停止期間または前記弁停止の継続期間に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
前記被毒状態推定手段は、燃料カット中の吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態から回復したか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関とモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、弁停止機構付きの内燃機関を搭載したハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（日本特開２００１−１８２５７０号公報）に開示されているように、弁停止機構を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、燃料カット中に弁停止機構を作動させ、吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態に保持する構成としている。これにより、従来技術では、燃料カット中に燃焼室を通過した空気（新気）が触媒に供給されるのを抑制し、空気との接触による触媒の劣化を防止するようにしている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００１−１８２５７０号公報
【特許文献２】日本特開２００６−２６６１１５号公報
【特許文献３】日本特開２００７−３２１６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術では、燃料カット中に触媒への空気供給を抑制する構成としている。しかしながら、触媒が空気（酸素）から遮断された状態が継続すると、触媒に含まれる貴金属がＨＣ、ＣＯ等の還元成分により覆われる現象（所謂リッチ被毒）が生じ易いという問題がある。【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、内燃機関の停止中に、モータを利用して触媒のリッチ被毒を防止することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態で弁停止させることが可能な弁停止機構、及び排気ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関と、
内燃機関と共に車両の動力源を構成する電動モータであって、停止状態にある内燃機関の出力軸を駆動することが可能なモータと、
内燃機関の運転状態に基いて前記触媒の被毒状態を推定する被毒状態推定手段と、
内燃機関の運転中に所定の燃料カット条件が成立した場合に、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを実行する燃料カット制御手段と、
燃料カット中において、前記弁停止機構を制御し、前記触媒の被毒状態に基いて前記バルブの弁停止を実行及び禁止するバルブ作動制御手段と、
燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動して前記触媒に酸素を供給する機関空転手段と、
を備えることを特徴とする。【０００７】
第２の発明は、燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、内燃機関のスロットルバルブを開弁するスロットル開弁制御手段を備える。【０００８】
第３の発明によると、前記バルブ作動制御手段は、前記被毒状態推定手段により前記触媒がリッチ被毒状態であると推定され、かつ、前記触媒の温度が所定の判定温度以下の場合に、前記燃料カット中の弁停止を禁止する構成としている。【０００９】
第４の発明によると、前記バルブ作動制御手段は、前記燃料カット中の弁停止が禁止された状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記弁停止の禁止を解除する構成としている。【００１０】
第５の発明によると、前記機関空転手段は、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動した状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記出力軸の駆動を停止する構成としている。【００１１】
第６の発明によると、前記被毒状態推定手段は、内燃機関の燃料噴射量の積算値及び／又は吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としている。【００１２】
第７の発明によると、前記被毒状態推定手段は、内燃機関の停止期間または前記弁停止の継続期間に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としている。【００１３】
第８の発明によると、前記被毒状態推定手段は、燃料カット中の吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態から回復したか否かを推定する構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、バルブ作動制御手段は、燃料カット中において、触媒の被毒状態に基いて吸気バルブ及び／又は排気バルブ（以下、単にバルブと称す）の弁停止を実行したり、弁停止を禁止することができる。即ち、触媒がリッチ被毒状態ではない場合には、弁停止を実行して触媒への酸素供給を遮断し、触媒の劣化を抑制することができる。また、触媒がリッチ被毒状態の場合には、弁停止を禁止して触媒に酸素を供給することができる。これにより、触媒をリッチ被毒から回復させ、排気エミッションを向上させることができる。従って、触媒の被毒状態に応じて弁停止と弁停止禁止とを適切に使い分けることができる。また、機関空転手段は、弁停止を禁止した状態において、モータにより内燃機関の出力軸を駆動することができる。これにより、燃料カット中に内燃機関を停止するハイブリッド車両においても、ピストンのポンプ作用を利用して触媒に十分な量の酸素を速やかに供給することができ、触媒のリッチ被毒を効率よく回復させることができる。【００１５】
第２の発明によれば、スロットル開弁制御手段は、燃料カット中にバルブの弁停止が禁止された場合に、スロットルバルブを開弁することができる。これにより、吸気抵抗を小さくして気筒でのポンプ損失を減少させることができ、モータの負荷を低減することができる。また、内燃機関の回転数を最小限に抑えつつ、触媒に供給する空気量を増加させることができ、リッチ被毒の回復を促進することができる。従って、モータの消費電力を抑制し、燃費を向上させることができる。【００１６】
第３の発明によれば、バルブ作動制御手段は、触媒がリッチ被毒状態で、かつ、触媒温度が判定温度以下の場合に、燃料カット中の弁停止を禁止する。これにより、触媒温度が判定温度よりも高く、触媒が劣化し易い高温時には、弁停止を継続することができ、触媒を劣化から保護することができる。しかも、触媒温度が判定温度よりも高い場合には、リッチ被毒が進行し難いので、弁停止を禁止しなくても、リッチ被毒の進行を十分に抑えることができる。【００１７】
第４の発明によれば、バルブ作動制御手段は、触媒がリッチ被毒状態から回復した場合に、弁停止の禁止を解除する。これにより、弁停止を実行し、触媒の劣化を抑制することができる。また、弁停止により筒内をストイキ雰囲気に保持し、燃費を向上させることができる。【００１８】
第５の発明によれば、機関空転手段は、触媒がリッチ被毒状態から回復した場合に、内燃機関の出力軸の駆動を停止する。これにより、モータの消費電力を必要最低限に抑えることができる。【００１９】
第６の発明によれば、被毒状態推定手段は、内燃機関の燃料噴射量の積算値や燃料カット中を除く吸入空気量の積算値に基いて、触媒がリッチ被毒状態であるか否かを正確に推定することができる。【００２０】
第７の発明によれば、被毒状態推定手段は、内燃機関の停止期間または弁停止の継続期間に基いて、触媒がリッチ被毒状態であるか否かを正確に推定することができる。【００２１】
第８の発明によれば、被毒状態推定手段は、燃料カット中の吸入空気量の積算値に基いて、触媒がリッチ被毒状態から回復したか否かを正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１において、ハイブリッド車両に搭載されるエンジンの構成図である。
【図２】ハイブリッド車両のシステム構成を示す構成図である。
【図３】各種のパラメータに基いてリッチ被毒の進行度を推定するためのデータマップである。
【図４】空燃比に基いて補正係数を算出するためのデータマップである。
【図５】触媒温度に基いて補正係数を算出するためのデータマップである。
【図６】触媒に含まれる貴金属の量及び触媒の劣化度に基いて、被毒判定値を算出するためのデータマップである。
【図７】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される触媒被毒推定制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより図７の制御と並行して実行される制御を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１において、図８の制御に代えて実行される他の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図８を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１において、ハイブリッド車両に搭載されるエンジンの構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されている。ピストン１２は、エンジン１０の出力軸であるクランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、各気筒の燃焼室１４（筒内）に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、筒内から排気ガスを排出する排気通路２０とを備えている。吸気通路１８には、吸入空気量を増減させる電子制御式のスロットルバルブ２２が設けられている。また、排気通路２０には、排気ガスを浄化する上流触媒(ＳＣ)２４および下流触媒(ＵＦＣ)２６が直列に配置されている。これらの触媒２４，２６としては、三元触媒を用いることができる。
【００２４】
また、各気筒には、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁２８と、筒内の混合気に点火する点火プラグ３０とが設けられている。さらに、各気筒には、吸気通路１８を筒内に対して開，閉する吸気バルブ３２と、排気通路２０を筒内に対して開，閉する排気バルブ３４とが設けられている。吸気バルブ３２と排気バルブ３４は、それぞれ吸気可変動弁機構３６と排気可変動弁機構３８により駆動される。これらの可変動弁機構３６，３８は、例えば特開２００８−４５４６０号公報に記載されているような公知の構成を有し、バルブ３２，３４を閉弁状態で弁停止させることが可能な弁停止機構を備えている。具体的に述べると、弁停止機構は、エンジン１０のカムシャフト（カム）の作用力をバルブ３２，３４のロッカーアームに伝達する２つの揺動アームと、これらの揺動アームを連結及び連結解除するためにアクチュエータにより駆動される連結ピンとを備えている。弁停止機構の非作動時には、２つの揺動アームが連結ピンにより連結された状態となるので、カムの作用力が各揺動アームを介してロッカーアームに伝達され、バルブが開，閉する。一方、弁停止機構の作動時には、２つの揺動アームの連結状態が解除されるので、カムの作用力がロッカーアームに伝達されなくなり、バルブが閉弁状態で弁停止する。
【００２５】
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ４０、エアフローセンサ４２、メイン空燃比センサ４４、サブＯ２センサ４６、触媒温度センサ４８等を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ４２は、吸入空気量を検出する。メイン空燃比センサ４４は、上流触媒２４の上流側で排気空燃比を連続的な値として検出する。サブＯ２センサ４６は、触媒２４，２６の間に配置されており、上流触媒２４の下流側の排気空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合にリッチ信号を出力し、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合にリーン信号を出力する。また、触媒温度センサ４８は、上流触媒２４の温度を検出するものである。
【００２６】
また、センサ系統には、上記センサ４０〜４８に加えて、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ（例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、スロットル開度を検出するスロットルセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２８、点火プラグ３０、可変動弁機構３６，３８等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２７】
そして、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ４０の出力に基いて機関回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ４２により検出した吸入空気量と、前記機関回転数とに基いて機関負荷を算出する。また、クランク角の検出値に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定する。そして、吸入空気量、機関負荷等に基いて燃料噴射量を算出し、燃料噴射弁２８を駆動すると共に、点火プラグ３０を駆動する。また、ＥＣＵ５０は、センサ系統の出力に基いて公知の空燃比制御及び燃料カットを実行する。空燃比制御では、メイン空燃比センサ４４及びサブＯ２センサ４６の出力に基いて燃料噴射量を調整することにより、排気空燃比を触媒２４，２６の浄化効率が高くなる範囲内（ストイキの近傍等）にフィードバック制御する。また、燃料カットでは、アクセル開度等に基いて所定の燃料カット条件（減速運転の開始時、高回転運転時等）が成立したか否かを判定し、判定成立時には、燃料噴射を停止する。
【００２８】
次に、図２を参照して、エンジン１０が搭載されたハイブリッド車両について説明する。図２は、ハイブリッド車両のシステム構成を示す構成図である。ハイブリッド車両には、エンジン１０と共に車両の動力源を構成する電動式のモータ６０が搭載されている。エンジン１０及びモータ６０の出力側は、動力分割機構６２に連結されている。動力分割機構６２の出力側は、減速機構等を含む伝達機構６４を介して車輪６６に連結されると共に、ジェネレータ６８にも連結されている。また、モータ６０及びジェネレータ６８は、インバータ７０を介してバッテリ７２と接続されている。
【００２９】
ここで、動力分割機構６２は、ＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じて、エンジン１０及びモータ６０の駆動力を所望の比率で伝達機構６４に伝達するものである。従って、ＥＣＵ５０は、動力分割機構６２を制御することにより、車輪６６側に伝達されるエンジン１０及びモータ６０の駆動力の配分を任意に変更することができる。これにより、エンジン１０の駆動力により走行する機関走行と、モータ６０の駆動力により走行するＥＶ走行と、両方の駆動力を併用するＨＶ走行とが実現される。また、本実施の形態のシステムは、エンジン１０が停止した状態において、モータ６０により動力分割機構６２を介してクランク軸１６を回転（空転）させることが可能となっている。
【００３０】
［実施の形態１の特徴］
エンジン１０の減速運転時等には、ＥＣＵ５０により燃料カットが実行される。燃料カット中において、触媒２４，２６は、空気（酸素）が供給されることにより劣化し易くなるが、その一方で酸素が遮断されると、リッチ被毒し易いという問題がある。このため、本実施の形態では、触媒２４，２６の被毒状態に応じて弁停止制御と弁停止禁止制御とを切換えて実行し、弁停止禁止制御の実行時には、モータ６０によりクランク軸１６を駆動する構成としている。以下、これらの制御について説明する。
【００３１】
（触媒被毒推定制御）
触媒２４，２６に生じるリッチ被毒の進行度は、以下の方法（１）〜（３）に基いて推定することができる。
（１）リッチ被毒の進行度は、触媒に流入するＨＣ（炭化水素）の量と相関があり、ＨＣの量は燃料噴射量に応じて増加する。このため、エンジンの運転中に燃料噴射量を積算し、その積算値に基いてリッチ被毒の進行度を推定することができる。具体的には、燃料噴射量の積算値が大きいほど、触媒のリッチ被毒が進行しているものと推定する。
（２）空燃比制御等により空燃比を理論空燃比（ストイキ）に制御する場合には、燃料噴射量と吸入空気量との間に比例関係が成立する。この場合には、燃料カット中を除くタイミングで積算した吸入空気量の積算値に基いて、リッチ被毒の進行度を推定することができる。即ち、吸入空気量の積算値が大きいほど、触媒のリッチ被毒が進行しているものと推定する。
（３）エンジンの停止中及び弁停止の実行中には、触媒の周囲に排気ガスが停滞するので、リッチ被毒が進行し易い。このため、エンジンの停止時間や弁停止の継続時間に基いてリッチ被毒の進行度を推定することができる。具体的には、これらの時間が長いほど、触媒のリッチ被毒が進行しているものと推定する。
【００３２】
ＥＣＵ５０は、上記方法（１）〜（３）の何れかを単独で用いるか、または方法（１）〜（３）の幾つかを組合わせて用いることにより、リッチ被毒の進行度を推定する。このため、ＥＣＵ５０には、図３に示すデータマップが予め記憶されている。図３は、各種のパラメータに基いてリッチ被毒の進行度を推定するためのデータマップである。なお、図３では、上記方法（１）〜（３）に対応する３つのデータマップを１つの図に記載したが、これらは個別のデータマップとして設定されるものである。
【００３３】
そして、触媒被毒推定制御では、ＥＣＵ５０により上記データマップに基いてリッチ被毒の進行度を算出し、その算出値が所定の判定値（被毒判定値）よりも大きいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、触媒２４，２６がリッチ被毒状態であると判定する。また、リッチ被毒の進行度が被毒判定値以下の場合には、触媒のリッチ被毒が生じていないものと判定する。なお、上記説明では、燃料噴射量の積算値、燃料カット以外の運転状態における吸入空気量の積算値、エンジンの停止時間、及び弁停止の継続時間からなる各種のパラメータに基いて、リッチ被毒の進行度を算出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、上記パラメータの値をそのままリッチ被毒の進行度として用いる構成としてもよい。
【００３４】
また、リッチ被毒の進行度は、上記各パラメータ以外の要因でも変動する。このため、ＥＣＵ５０には、図４乃至６に示すように、リッチ被毒の進行度や被毒判定値を他の要因に基いて補正する補正係数のデータマップが予め記憶されている。これらのデータマップについて説明すると、まず、図４は、空燃比（Ａ／Ｆ）に基いて補正係数を算出するためのデータマップである。排気ガス中のＨＣ濃度は、空燃比がリッチであるほど高くなり、これに伴ってリッチ被毒が進行する。このため、図４に示すデータマップは、空燃比がリッチであるほど、補正係数が増加するように設定されている。
【００３５】
次に、図５は、触媒温度に基いて補正係数を算出するためのデータマップである。リッチ被毒の進行度は、触媒の温度領域に応じて変化する。このため、図５に示すデータマップは、リッチ被毒の温度特性に応じて、例えば６００℃程度の温度で補正係数が最大となり、これよりも高温となるにつれて補正係数が減少するように設定されている。ＥＣＵ５０は、上記図４及び図５に示すデータマップに基いて補正係数をそれぞれ算出し、これらの補正係数をリッチ被毒の進行度に乗算することにより進行度を補正する。
【００３６】
次に、図６は、触媒に含まれる貴金属の量及び触媒の劣化度に基いて、被毒判定値を算出するためのデータマップである。触媒性能に対するリッチ被毒の影響度は、触媒中の貴金属量や触媒の劣化度と相関があるので、これらの相関に基いて被毒判定値を可変とする構成としてもよい。即ち、触媒中の貴金属量が少ない場合や、触媒の劣化度が大きい場合には、リッチ被毒のレベルが同一でも、リッチ被毒の影響度が相対的に大きくなるので、リッチ被毒を早い段階で判定するのが好ましい。このため、図６に示すデータマップは、触媒中の貴金属量が少ないほど、また、触媒の劣化度が大きいほど、被毒判定値が小さくなるように設定されている。ＥＣＵ５０は、図６に示すデータマップに基いて被毒判定値を算出し、その算出値をリッチ被毒の進行度と比較する。なお、触媒中の貴金属量は、既知のデータとしてＥＣＵ５０に予め記憶されており、触媒の劣化度は、公知の劣化判定方法により得られるものである。
【００３７】
一方、リッチ被毒した触媒は、酸素が供給されることにより被毒状態から回復する。リッチ被毒の回復度は、触媒に流入する酸素量と相関があるので、燃料カット中の吸入空気量の積算値に基いて推定される。具体例を挙げると、ＥＣＵ５０は、燃料カット中において、弁停止が禁止された状態での吸入空気量を積算し、この積算値が所定の判定値（被毒回復判定値）以上となった場合には、触媒がリッチ被毒から回復したものと判定する。
【００３８】
上記構成によれば、リッチ被毒と相関がある各種のパラメータに基いて、触媒のリッチ被毒状態を正確に推定することができる。次に、触媒のリッチ被毒状態に基いて実行される弁停止制御と弁停止禁止制御について説明する。
【００３９】
（弁停止制御）
弁停止制御は、燃料カット中において、触媒がリッチ被毒状態ではない場合（またはリッチ被毒から回復した場合）に、可変動弁機構３６，３８により吸気バルブ３２と排気バルブ３４とを閉弁状態に保持し、バルブ３２，３４の弁停止を実行するものである。この制御によれば、燃料カット中に吸入空気が筒内を介して排気通路２０に流出するのを防止することができる。従って、触媒への酸素供給を遮断し、触媒の劣化を抑制することができる。また、弁停止制御によれば、燃料カット中に筒内をストイキ雰囲気に保持し、燃料カットからの復帰時に必要となる燃料噴射量の増量を抑制することができる。これにより、燃費を向上させることができる。なお、本発明において、弁停止制御では、バルブ３２，３４のうち少なくとも一方のバルブだけを弁停止させ、他方のバルブは開，閉させる構成としてもよい。この場合にも、触媒への酸素供給を抑制することができる。
【００４０】
（弁停止禁止制御）
弁停止制御が必要以上に実行されると、触媒のリッチ被毒や燃費の悪化を招くことになる。このため、本実施の形態では、燃料カット中に触媒がリッチ被毒状態であると判定され、かつ、触媒温度が所定の判定温度以下の場合に、弁停止禁止制御を実行する。そして、弁停止禁止制御では、上述の弁停止制御を禁止し、バルブ３２，３４を通常時と同様に開，閉させる。なお、判定温度とは、酸素との接触により触媒の劣化が進行し易い高温領域を判定するための判定値であり、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。触媒温度が判定温度よりも高い場合には、弁停止を禁止すると、触媒が酸素により劣化するので、リッチ被毒と判定された状態でも、劣化の防止を優先して弁停止制御を継続する。
【００４１】
また、弁停止禁止制御の実行中には、前述したように、吸入空気量の積算値に基いて触媒のリッチ被毒が回復したか否かを判定する。そして、リッチ被毒が回復したと判定した場合には、弁停止禁止制御を終了し、弁停止の禁止を解除する。この結果、弁停止禁止制御が終了した時点で燃料カットが継続中であれば、弁停止制御が再開される。これにより、前述したように燃費を向上させることができる。
【００４２】
上述した弁停止禁止制御によれば、触媒がリッチ被毒状態であると判定された場合には、弁停止制御を禁止し、触媒に酸素を供給することができる。これにより、触媒をリッチ被毒から回復させ、排気エミッションを向上させることができる。従って、触媒の被毒状態に応じて弁停止制御と弁停止禁止制御とを適切に使い分けることができ、触媒の劣化抑制とリッチ被毒の抑制（排気エミッションの向上）とを両立させることができる。
【００４３】
また、弁停止禁止制御は、触媒温度が判定温度以下の場合にのみ実行されるので、触媒が劣化し易い高温時には、弁停止制御を継続し、触媒を劣化から保護することができる。なお、触媒のリッチ被毒は、触媒温度が判定温度よりも高い場合に進行し難いという特性を有している。このため、高温時には、弁停止禁止制御を実行しなくても、リッチ被毒の進行を十分に抑えることができる。
【００４４】
（弁停止禁止中のエンジン空転制御）
従来のハイブリッド車両においては、燃料カット中にエンジン１０を停止させるものがある。この場合、エンジン１０は、動力分割機構６２によって駆動系統（モータ６０側）から切り離され、クランク軸１６には回転力が付加されない状態となる。この状態では、ピストン１２のポンプ作用が十分に発揮されないので、弁停止禁止制御を実行しても、吸入空気が触媒２４，２６の位置に到達し難い。このため、本実施の形態では、ハイブリッド車両の特性を利用して、弁停止禁止制御の実行中に、モータ６０によりクランク軸１６を回転駆動する構成としている。
【００４５】
具体例を挙げると、ＥＣＵ５０は、弁停止禁止制御を実行するときに、動力分割機構６２によってエンジン１０と駆動系統とを接続した状態に保持し、モータ６０を作動させる。この結果、クランク軸１６は、燃料カット中であっても、モータ６０により強制的に回転駆動（空転）される。この制御によれば、弁停止が禁止された状態において、ピストン１２のポンプ作用により吸入空気を排気通路２０に効率よく送り出すことができ、触媒２４，２６に十分な量の酸素を速やかに供給することができる。これにより、燃料カット中にエンジンを停止するハイブリッド車両においても、弁停止禁止制御の効果を十分に発揮することができ、触媒のリッチ被毒を効率よく回復させることができる。
【００４６】
また、上述したエンジンの空転制御は、弁停止禁止制御と同期して実行される。即ち、ＥＣＵ５０は、触媒のリッチ被毒が回復したと判定した場合に、弁停止禁止制御を終了すると共に、モータ６０を停止し、エンジン１０を駆動系統から切り離す。これにより、モータの消費電力を必要最低限に抑えることができる。
【００４７】
（弁停止禁止中のスロットルバルブ開弁制御）
さらに、本実施の形態では、弁停止禁止制御の実行中に、スロットルバルブ２２を開弁させる構成としている。このとき、スロットルバルブ２２の開度は、全開に設定するのが好ましいが、必ずしも全開でなくてもよい。この制御によれば、吸気抵抗を小さくして気筒でのポンプ損失を減少させることができ、モータ６０の負荷を低減することができる。また、触媒に供給する空気量を増加させ、最小限のエンジン回転数でリッチ被毒の回復を促進することができる。従って、モータ６０の消費電力を抑制し、燃費を向上させることができる。
【００４８】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図７及び図８を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。これらの図に示すルーチンは、車両の運転中に繰り返し実行されるものとする。まず、図７は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される触媒被毒推定制御を示すフローチャートである。
【００４９】
図７に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、燃料カット（Ｆ／Ｃ）が実行中であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１０２において、弁停止を禁止中であるか否か、即ち、弁停止禁止制御の実行中であるか否かを判定する。ステップ１００の判定が不成立の場合には、後述のステップ１１４に移行し、ステップ１０２の判定が不成立の場合には、そのまま制御を終了する。
【００５０】
ステップ１００，１０２の判定が成立した場合には、燃料カット中に弁停止が禁止された状態であるから、ステップ１０４では、エアフローセンサ４２の出力に基いて吸入空気量を読込む。そして、ステップ１０６では、リッチ被毒の回復を判定するために、前回までの演算サイクルで積算された吸入空気量の積算値に対して、今回の演算サイクルにおける吸入空気量を積算（加算）する。弁停止禁止制御が継続した状態であれば、ステップ１０６が演算サイクル毎に繰返されるので、吸入空気量の積算値は徐々に増加する。
【００５１】
次に、ステップ１０８では、吸入空気量の積算値が被毒回復判定値以上であるか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ１１０において、触媒がリッチ被毒から回復したものと判定する。そして、ステップ１１２では、リッチ被毒判定用の判定パラメータ（例えば、燃料噴射量の積算値）を零にクリアする。
【００５２】
一方、ステップ１００の判定が不成立の場合には、ステップ１１４において、燃料噴射制御により設定された燃料噴射量を読込む。次に、ステップ１１６では、リッチ被毒の進行度を判定するために、前回までの演算サイクルで積算された燃料噴射量の積算値に対して、今回の演算サイクルにおける燃料噴射量を積算（加算）する。燃料カットが実行されていない状態であれば、ステップ１１６が演算サイクル毎に繰返されるので、燃料噴射量の積算値は徐々に増加する。
【００５３】
次に、ステップ１１８では、燃料噴射量の積算値が被毒判定値以上であるか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ１２０において、触媒がリッチ被毒状態であると判定する。そして、ステップ１２２では、被毒回復判定用に積算されていた吸入空気量の積算値を零にクリアする。
【００５４】
次に、図８に示す制御について説明する。図８は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより図７の制御と並行して実行される制御を示すフローチャートである。図８に示すルーチンでは、まず、ステップ２００において、燃料カットの要求がないか否かを判定する。燃料カットの要求は、例えば減速運転が開始された場合等のように、所定の燃料カット条件が成立した場合に発生するもので、ＥＣＵ５０は、この要求が発生した場合に燃料カットを実行するように構成されている。
【００５５】
ステップ２００の判定が成立した場合には、燃料カットの要求が発生していない（燃料カット中ではない）状態である。この場合には、まず、ステップ２０２において、触媒被毒推定制御の判定結果を参照し、触媒がリッチ被毒中であるか否かを判定する。次に、ステップ２０４では、触媒温度が前述の判定温度以下であるか否かを判定する。そして、ステップ２０２，２０４の判定が何れも成立した場合には、ステップ２０６において、燃料カット時の弁停止を禁止する。この結果、ステップ２０６の実行後に燃料カットが開始された場合には、弁停止禁止制御が実行され、バルブの弁停止が禁止された状態となる。また、ステップ２０２，２０４の何れかで判定が不成立の場合には、ステップ２０８において、燃料カット時の弁停止を許可する。この結果、ステップ２０８の実行後に燃料カットが開始された場合には、弁停止制御が実行され、バルブが弁停止した状態となる。
【００５６】
一方、ステップ２００の判定が不成立の場合には、燃料カットの要求が発生している（燃料カット中の）状態である。この場合には、ステップ２１０において、燃料カット時の弁停止禁止中であるか否か、即ち、弁停止禁止制御が実行中であるか否かを判定する。次に、ステップ２１２では、エンジン（クランク軸）の回転が停止した燃料カット状態であるか否かを判定する。そして、ステップ２１０，２１２の判定が何れも成立した場合には、燃料カット中に弁停止が禁止され、かつ、クランク軸１６が回転していない状態であるから、ステップ２１４では、モータ６０によるエンジン回転を要求する。この結果、前述のエンジン空転制御が実行され、モータ６０によりクランク軸１６が回転駆動される。また、ステップ２１０，２１２の何れかで判定が不成立の場合には、エンジン空転制御を実行する必要がないので、ステップ２１６において、モータ６０によるエンジン回転を停止（エンジン回転の要求を解除）する。
【００５７】
また、本実施の形態では、ＥＣＵ５０により図９に示す制御を実行する構成としてもよい。図９は、本発明の実施の形態１において、図８の制御に代えて実行される他の制御を示すフローチャートである。図９に示すルーチンでは、まず、ステップ３００，３０２において、図８中のステップ２００，２０２と同様の処理を実行する。ここで、ステップ３００の判定が成立した場合には、非燃料カット中なので、ステップ３０２以降の処理を実行する。また、ステップ３００の判定が不成立の場合には、燃料カット中なので、後述のステップ３１２に移行する。
【００５８】
ステップ３０２の判定が成立した場合には、ステップ３０４において、燃料カット時の弁停止を禁止する。また、ステップ３０２の判定が不成立の場合には、ステップ３０６において、燃料カット時の弁停止を許可する。これらの処理により、燃料カットが開始された場合には、図８に示すルーチンの場合とほぼ同様に、弁停止禁止制御または弁停止制御が実行される。次に、ステップ３０８では、燃料カット中ではないので、モータ６０によるエンジン回転を停止し、ステップ３１０では、スロットルバルブ２２の開弁制御を停止する。これにより、スロットルバルブ２２は、例えば全閉位置に保持される。
【００５９】
一方、ステップ３１２では、触媒被毒推定制御の判定結果を参照することにより、触媒のリッチ被毒が未回復であるか否かを判定する。次に、ステップ３１４では、触媒温度が判定温度以下であるか否かを判定する。ステップ３１２，３１４の何れかで判定が不成立の場合には、触媒がリッチ被毒から回復したか、または触媒温度が高いので、触媒を酸素から遮断するのが好ましい。従って、この場合には、ステップ３０６に移行する。これにより、弁停止制御が実行されると共に、モータ６０によるエンジン回転が停止され、スロットルバルブ２２の開弁制御が停止される。
【００６０】
また、ステップ３１２，３１４の判定が何れも成立した場合には、触媒に酸素を供給すべき状況であるから、ステップ３１６において、弁停止禁止制御が実行中であるか否かを判定する。そして、この判定が不成立の場合には、ステップ３０４に移行する。また、ステップ３１６の判定が成立した場合には、ステップ３１８において、クランク軸１６の回転が停止した燃料カット状態であるか否かを判定する。そして、ステップ３１８の判定が成立した場合には、ステップ３２０において、モータ６０によるエンジン回転を要求し、ステップ３２２では、スロットルバルブ２２の開弁制御を実行する。一方、ステップ３１８の判定が不成立の場合には、クランク軸１６を回転させる必要がないので、ステップ３２０を実行せずに、ステップ３２２のみを実行する。
【００６１】
なお、前記実施の形態１では、アクセル開度等に基いて所定の燃料カット条件（減速運転の開始時、高回転運転時等）が成立したか否かを判定し、判定成立時には燃料噴射を停止する制御が、「燃料カット制御手段」の具体例を示している。また、図３乃至図７は、請求項１，６〜８における「被毒状態推定手段」の具体例を示している。また、図８及び図９中において、ステップ２０２〜２０８，３０２〜３０６，３１２〜３１６は、請求項１，３，４における「バルブ作動制御手段」の具体例を示し、ステップ２１４，２１６，３０８，３２０は、請求項１，５における「機関空転手段」の具体例を示し、ステップ３１０，３２２は、請求項２における「スロットル開弁制御手段」の具体例を示している。
【符号の説明】
【００６２】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  クランク軸（出力軸）
１８  吸気通路
２０  排気通路
２２  スロットルバルブ
２４，２６  触媒
２８  燃料噴射弁
３０  点火プラグ
３２  吸気バルブ
３４  排気バルブ
３６  吸気可変動弁機構
３８  排気可変動弁機構
４０  クランク角センサ
４２  エアフローセンサ
４４  メイン空燃比センサ
４６  サブＯ２センサ
４８  触媒温度センサ
５０  ＥＣＵ
６０  モータ
６２  動力分割機構
【図１】
2012014270.tif 000003
【図２】
2012014270.tif 000004
【図３】
2012014270.tif 000005
【図４】
2012014270.tif 000006
【図５】
2012014270.tif 000007
【図６】
2012014270.tif 000008
【図７】
2012014270.tif 000009
【図８】
2012014270.tif 000010
【図９】
2012014270.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月10日(2011.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態で弁停止させることが可能な弁停止機構、及び排気ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関と、
内燃機関と共に車両の動力源を構成する電動モータであって、停止状態にある内燃機関の出力軸を駆動することが可能なモータと、
内燃機関の運転状態に基いて前記触媒のリッチ被毒状態を推定する被毒状態推定手段と、
内燃機関の運転中に所定の燃料カット条件が成立した場合に、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを実行する燃料カット制御手段と、
燃料カット中において、前記被毒状態推定手段により前記触媒がリッチ被毒状態でないと推定された場合または前記触媒の温度が所定の判定温度よりも高い場合には、前記弁停止機構を制御して前記バルブの弁停止を実行し、前記触媒がリッチ被毒状態であると推定され、かつ、前記触媒の温度が前記判定温度以下の場合には、前記バルブの弁停止を禁止するバルブ作動制御手段と、
燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動して前記触媒に酸素を供給する機関空転手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、内燃機関のスロットルバルブを開弁するスロットル開弁制御手段を備えてなる請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記バルブ作動制御手段は、前記燃料カット中の弁停止が禁止された状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記弁停止の禁止を解除する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記機関空転手段は、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動した状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記出力軸の駆動を停止する構成としてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記被毒状態推定手段は、内燃機関の燃料噴射量の積算値及び／又は吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
前記被毒状態推定手段は、内燃機関の停止期間または前記弁停止の継続期間に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
前記被毒状態推定手段は、燃料カット中の吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態から回復したか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月7日(2012.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態で弁停止させることが可能な弁停止機構、及び排気ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関と、
内燃機関と共に車両の動力源を構成する電動モータであって、停止状態にある内燃機関の出力軸を駆動することが可能なモータと、
内燃機関の運転状態に基いて前記触媒のリッチ被毒状態を推定する被毒状態推定手段と、
内燃機関の運転中に所定の燃料カット条件が成立した場合に、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを実行する燃料カット制御手段と、
燃料カット中において、前記被毒状態推定手段により前記触媒がリッチ被毒状態でないと推定された場合または前記触媒の温度が所定の判定温度よりも高い場合には、前記弁停止機構を制御して前記バルブの弁停止を実行し、前記触媒がリッチ被毒状態であると推定され、かつ、前記触媒の温度が前記判定温度以下の場合には、前記バルブの弁停止を禁止するバルブ作動制御手段と、
燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動して前記触媒に酸素を供給する機関空転手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
燃料カット中において、前記バルブ作動制御手段により前記バルブの弁停止が禁止された場合に、内燃機関のスロットルバルブを開弁するスロットル開弁制御手段を備えてなる請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記バルブ作動制御手段は、前記燃料カット中の弁停止が禁止された状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記弁停止の禁止を解除する構成としてなる請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記機関空転手段は、前記モータにより内燃機関の出力軸を駆動した状態において、前記触媒が酸素供給を受けることによりリッチ被毒状態から回復した場合に、前記出力軸の駆動を停止する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記被毒状態推定手段は、内燃機関の燃料噴射量の積算値及び／又は吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記被毒状態推定手段は、内燃機関の停止期間または前記弁停止の継続期間に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態であるか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
前記被毒状態推定手段は、燃料カット中の吸入空気量の積算値に基いて、前記触媒がリッチ被毒状態から回復したか否かを推定する構成としてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【国際調査報告】
2012014270.tif 000012
2012014270.tif 000013
2012014270.tif 000014
2012014270.tif 000015